CN103453739B - 一种废树脂干燥装置及干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废树脂干燥装置，包括盛放废树脂的不锈钢桶（1）和为不锈钢桶（1）提供热能的加热组件（2），加热组件（2）由两个半圆环形的电加热器拼接成圆筒形，电加热器内设有陶瓷远红外发射体，不锈钢桶（1）置于两个半圆环形电加热器形成的空间内。本发明还提供了上述废树脂干燥装置的干燥方法。本发明提供的废树脂干燥装置安全性高、结构简单、易于操控且使用寿命长，采用该装置对废树脂实现桶内密封干燥时，废树脂具有较高的减容比并方便未来处置和长期贮存。

Description

一种废树脂干燥装置及干燥方法

技术领域

本发明属于放射物废物处理技术领域，具体涉及一种废树脂干燥装置及干燥方法。

背景技术

目前核电站（大亚湾、岭澳一期、秦山二期等）产生的废树脂被固化在2m³的C1型混凝土桶内，每个水泥桶中可固化320L（10罐）的湿树脂，水泥桶的包容率（V/V）为42％。被固化的湿树脂的体积仅占混凝土桶的16％，废物体积增容约5.6倍以上。目前正在建设的三门核电站正在建设从国外引进的废树脂处理工艺，该工艺采用脱水、干燥后将树脂热压缩成饼状物后装桶，该工艺采用锥形搅拌导热油加热干燥装置，导热油易造成火灾风险，而且加热功率不易控制。

因此需要进一步开发废树脂的桶内干燥技术，以安全并易于操作的方式实现废物最小化，尤其是开展核电站废树脂桶内干燥技术研究时，要求能够实现减小废物体积，降低其危害性，减少废物处理和处置成本的目标，同时实现废树脂的桶内干燥技术、装置的国产化。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种安全性高、易于控制、使用寿命长且废树脂减容比高的废树脂干燥装置。

本发明的另一个目的是提供上述废树脂干燥装置的干燥方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：包括盛放废树脂的不锈钢桶和为不锈钢桶提供热能的加热组件，加热组件由两个半圆环形的电加热器拼接成圆筒形，电加热器内设有陶瓷远红外发射体，不锈钢桶置于两个半圆环形电加热器形成的空间内。

进一步，电加热器的内表面与不锈钢桶的外表面之间的间隙小于1cm。

进一步，不锈钢桶开口处设有桶盖，桶盖的上方设有减速电机，不锈钢桶内设有由减速电机驱动的搅拌器。

再进一步，桶盖的上部设有与其固连的中空机构。

进一步，桶盖的中心处设有通孔，桶盖的通孔处设有轴承，套在轴承外的轴套与桶盖中心处通孔的内壁密封连接在一起，轴承与其轴套之间设有O型密封圈；搅拌器的中心轴的上端安装在轴承中。

进一步，搅拌器为内外螺旋搅拌桨，桨叶为弧型结构，外螺旋桨叶自上而下旋转，内螺旋桨叶自下而上旋转，桨叶的最外沿与不锈钢桶内壁的距离小于5mm。

再进一步，搅拌器的底部设有水平的刮平杆，刮平杆的底部与不锈钢桶底部的距离小于5mm。

进一步，该装置还包括抽气/冷凝系统、测温系统和电子台秤，抽气/冷凝系统与设在桶盖上的抽气口相连接，测温系统包括设在桶盖上的测温口以及设在测温口中的温度传感器，不锈钢桶和加热组件放置于电子台秤上。

再进一步，测温口包括设在距离桶盖密封边缘0-10mm的第一测温口、设在距离桶盖密封边缘85-95mm的第二测温口以及设在距离不锈钢桶中心处180-190mm的第三测温口，并且第一测温口向不锈钢桶的筒壁倾斜10-20度，第三测温口向不锈钢桶的中心处倾斜10-20度。

本发明提供的上述废树脂干燥装置的干燥方法包括以下步骤：

（a）将废树脂沥水后，称重，装入不锈钢桶；

（b）将安装有减速电机和搅拌器的桶盖密封固定在不锈钢桶的开口处，称重，同时启动减速电机使搅拌器缓慢转动；

（c）将加热组件放置于电子台秤上，然后将盛放有废树脂和安装有上述设备的不锈钢桶置于加热组件中；

（d）通过管路使抽气口与抽气/冷凝系统相连接；

（e）调整减速电机的功率，使搅拌器以10-70r/min的转速搅拌不锈钢桶1内的废树脂；同时启动加热组件对不锈钢桶进行加热；亦同时打开抽气/冷凝系统开始抽气，每隔一定的时间通过温度传感器记录桶内相关位置的温度，并记录电子台秤的减重量；

（f）待废树脂干燥至指定的含水率后，停止加热和抽气，继续搅拌30-60min后停止搅拌,暂存等待下一步处理。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明提供的废树脂干燥技术采用电加热搅拌干燥的方式对废树脂实现桶内密封干燥，被处理的废树脂具有较高的减容比，并方便未来处置和长期贮存。

第二、与国外的锥形搅拌导热油加热干燥装置相比，本发明提供的干燥装置使用电加热干燥，避免了使用导热油，降低了火灾的发生的风险，安全性高；另外，由于使用电加热器作为加热组件，从而使得本装置具有使用寿命长，功率控制相对简单等优点。

附图说明

图1是作为本发明提供的废树脂干燥装置一种实施方式的结构示意图；

图2是图1中废树脂干燥装置所采用的干燥方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

图1示出了作为本发明一种实施方式的废树脂电加热50L桶内搅拌干燥装置的结构示意图，50L桶尺寸为Φ370mm×H520mm。

如图1所示，该装置包括盛放废树脂的不锈钢桶1（即50L桶）和为不锈钢桶1提供热能的加热组件2，加热组件2由两个半圆环形的电加热器拼接成圆筒形，电加热器内设有陶瓷远红外发射体；不锈钢桶1置于两个半圆环形电加热器形成的圆筒形空间内，且电加热器的内表面与不锈钢桶1的外表面之间的间隙小于1cm。本发明通过采用电加热器，并采用上述结构设置，利用设在电加热器内的陶瓷远红外发射体将电能转换为远红外波来加热不锈钢桶1的桶壁，结构设置简单，易于控制。本实施例中，所采用的电加热器的外径为Φ575mm，内径为Φ375mm，高度为500mm。

本实施例中，不锈钢桶1上设有桶盖4，桶盖4底部边缘放置有密封垫圈并采用带有螺拴的桶箍将其固定在不锈钢桶1上。桶盖4的上方设有减速电机7，不锈钢桶1内设有由减速电机7驱动的搅拌器3。优选地，桶盖4的上部设有与其固连的高度为10-50cm的中空机构10，中空机构10具有隔热与保护减速电机7的作用。更优选地，桶盖4及中空机构10均采用不锈钢材料制成，桶盖4的尺寸为Φ372mm×H5mm，中空机构10的高度为20cm。

桶盖4的中心处设有通孔，桶盖4的通孔处设有轴承6，套在轴承6外的轴套与桶盖4中心处通孔的内壁密封连接在一起，轴承6与其轴套之间设有O型密封圈。搅拌器3的中心轴的上端安装在轴承6中，减速电机7的输出轴和搅拌器3的中心轴采用带有连接键的连轴器连接。

本发明中，搅拌器3为采用不锈钢材料制成的内外螺旋搅拌桨，桨叶为弧型结构，外螺旋桨叶自上而下旋转，内螺旋桨叶自下而上旋转，桨叶的最外沿与不锈钢桶1内壁的距离小于5mm。优选地，搅拌器3的底部设有水平的刮平杆，刮平杆的底部与不锈钢桶1底部的距离小于5mm。

此外，本发明提供的废树脂干燥装置还包括抽气/冷凝系统、测温系统和电子台秤9。抽气/冷凝系统与设在桶盖4上的抽气口8相连接，测温系统包括设在桶盖4上的测温口以及设在测温口中的温度传感器，不锈钢桶1和加热组件2放置在电子台秤9上。

本实施例中，测温口包括设在距离桶盖4密封边缘0-10mm的第一测温口5-1、设在距离桶盖4密封边缘85-95mm的第二测温口5-2以及设在距离不锈钢桶1中心处180-190mm的第三测温口（未示出），并且第一测温口5-1向不锈钢桶1的筒壁倾斜10-20度，第三测温口向不锈钢桶1的中心处倾斜10-20度。

优选情况下，第一测温口5-1设在距离桶盖4密封边缘10mm处并向不锈钢桶1的筒壁倾斜10度，以便能测到不锈钢桶1内壁的温度；第二测温口5-2设在距离桶盖4密封边缘90mm处，以便能测量离桶壁90mm处的温度；第三测温口设在距离不锈钢桶1中心处15mm并向不锈钢桶1的中心处倾斜10度，以便能测到不锈钢桶1中心处的温度。

本发明的桶盖4上还开有Φ25mm的进气口（未示出），进气口下边装有密封阀门。

本发明采用的减速电机7采用大功率、低转速电机，电机配有转速控制器，转速0-100n/min可调。

本发明采用的电子台称最大称重1000kg，最小灵敏刻度0.01kg（数据显示）。

图2示出了基于图1的废树脂干燥装置所采用的干燥方法的流程图，该方法主要包括以下步骤：

第一步：将废树脂沥水后,称重,装桶。

用水浸泡饱和的废树脂，通过树脂沥水装置，将树脂里面的大量游离水沥除，沥完水后废树脂的平均含水率在50－60％（重量）之间；将沥完水的废树脂装入不锈钢桶1中，初次装填率80－90％（体积），称重，记录含水废树脂的初始重量，以便测量初始含水率。

第二步：将安装有减速电机7和搅拌器3的桶盖4放置于不锈钢桶1的开口处，以密封垫圈密封并采用带有螺栓的桶箍固定，称重，同时启动减速电机7使搅拌器3缓慢转动。

第三步：预先将由两个半圆环形电加热器组成的加热组件2放置于电子台秤9上，电子台称9数据清零，然后将盛放有废树脂和带减速电机7和搅拌器3的不锈钢桶1置于加热组件2中。

第四步：通过管路使抽气系统与桶盖4上的抽气口8相连接。

第五步：调整减速电机7的功率，使搅拌器3以10-70r/min的转速搅拌废树脂；同时启动加热组件2对不锈钢桶1加热，电加热器的加热功率为1-10kw；亦同时打开抽气/冷凝系统开始抽气，抽气/冷凝系统采用循环水冷凝，每隔1小时通过温度传感器记录桶内相关位置的温度，记录电子台秤的减重量以计算水分蒸发率。

第六步：当树脂的含水率低于15％（重量），停止加热和抽气，继续搅拌30-60min后停止搅拌。

需要说明的是，在使用本发明所述的废树脂干燥装置之前，必须对各主要设备进行检查，确保干燥操作的安全性。检查方法是单个设备的运行情况检查，确保单个设备在干燥前运行正常。

本发明所述结构并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种废树脂干燥装置，包括盛放废树脂的不锈钢桶(1)和为不锈钢桶(1)提供热能的加热组件(2)，其特征在于，加热组件(2)由两个半圆环形的电加热器拼接成圆筒形，电加热器内设有陶瓷远红外发射体，不锈钢桶(1)置于两个半圆环形电加热器形成的空间内，不锈钢桶(1)开口处设有桶盖(4)；所述装置还包括抽气/冷凝系统和电子台秤(9)，抽气/冷凝系统与设在桶盖(4)上的抽气口(8)相连接，不锈钢桶(1)和加热组件(2)放置在电子台秤(9)上。

2.根据权利要求1所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，电加热器的内表面与不锈钢桶(1)的外表面之间的间隙小于1cm。

3.根据权利要求1所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，桶盖(4)的上方设有减速电机(7)，不锈钢桶(1)内设有由减速电机(7)驱动的搅拌器(3)。

4.根据权利要求3所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，桶盖(4)的上部设有与其固连的中空机构(10)。

5.根据权利要求3所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，桶盖(4)的中心处设有通孔，桶盖(4)的通孔处设有轴承(6)，套在轴承(6)外的轴套与桶盖(4)中心处通孔的内壁密封连接在一起，轴承(6)与其轴套之间设有O型密封圈；搅拌器(3)的中心轴的上端安装在轴承(6)中。

6.根据权利要求3或5所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，搅拌器(3)为内外螺旋搅拌桨，桨叶为弧型结构，外螺旋桨叶自上而下旋转，内螺旋桨叶自下而上旋转，桨叶的最外沿与不锈钢桶(1)内壁的距离小于5mm。

7.根据权利要求6所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，搅拌器(3)的底部设有水平的刮平杆，刮平杆的底部与不锈钢桶(1)底部的距离小于5mm。

8.根据权利要求1所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，该装置还包括测温系统，测温系统包括设在桶盖(4)上的测温口以及设在测温口中的温度传感器。

9.根据权利要求8所述的一种废树脂干燥装置，其特征在于，测温口包括设在距离桶盖(4)密封边缘0-10mm的第一测温口(5-1)、设在距离桶盖(4)密封边缘85-95mm的第二测温口(5-2)以及设在距离不锈钢桶(1)中心处180-190mm的第三测温口，并且第一测温口(5-1)向不锈钢桶(1)的筒壁倾斜10-20度，第三测温口向不锈钢桶(1)的中心处倾斜10-20度。

10.权利要求8或9所述的一种废树脂干燥装置的干燥方法，包括以下步骤：

(a)将废树脂沥水后，称重，装入不锈钢桶(1)；

(b)将安装有减速电机(7)和搅拌器(3)的桶盖(4)密封固定在不锈钢桶(1)的开口处，称重，同时启动减速电机(7)使搅拌器(3)缓慢转动；

(c)将加热组件(2)放置于电子台秤(9)上，然后将盛放有废树脂和安装有上述设备的不锈钢桶(1)置于加热组件(2)中；

(d)通过管路使抽气口(8)与抽气/冷凝系统相连接；

(e)调整减速电机(7)的功率，使搅拌器(3)以10-70r/min的转速搅拌不锈钢桶(1)内的废树脂；同时启动加热组件(2)对不锈钢桶(1)进行加热；亦同时打开抽气/冷凝系统开始抽气，每隔一定的时间通过温度传感器记录桶内相关位置的温度，并记录电子台秤的减重量；

(f)待废树脂干燥至指定的含水率后，停止加热和抽气，继续搅拌30-60min后停止搅拌,暂存等待下一步处理。